稀土元素自1794年發(fā)現以來(lái)，由于在磁、光、電等諸方面表現獨特的性質(zhì)，各國都對此高度重視，并且投入了大量的人力、物力、財力進(jìn)行稀土元素的開(kāi)發(fā)和利用。我國的稀土資源優(yōu)勢明顯，為稀土工業(yè)的發(fā)展提供了十分有利的條件。20世紀80年代中期以來(lái)，我國稀土工業(yè)發(fā)展十分迅速，并取得了巨大的成就。但稀土冶煉屬于濕法冶煉，廢水量比較大，并且稀土冶煉廢水具有污染嚴重和治理困難等特點(diǎn)，稀土冶煉將會(huì )帶來(lái)較大的環(huán)境問(wèn)題。稀土草沉淀母液即稀土草沉廢水產(chǎn)生于氯化稀土向氧化稀土轉化的過(guò)程中。目前國內處理稀土冶煉廢水主要采用石灰中和法，此法雖然操作簡(jiǎn)單、費用低廉，但勞動(dòng)強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣，渣量大并且難處理，水中的酸沒(méi)有得到回收，浪費了資源。為了回收稀土草沉廢母液中草酸與鹽酸，一種途徑就是把這兩種酸分離再循環(huán)到生產(chǎn)中去，從而實(shí)現稀土草沉廢母液的零排放。本文采用TOB-煤油萃取體系對稀土草沉廢母液進(jìn)行了萃取分離實(shí)驗，探討了各種因素對萃取分離過(guò)程的影響，分析了TOB萃取草酸的主要機理，可為該工藝治理草酸廢水的實(shí)際應用提供理論依據。
1 研究方法
1.1 式樣及試劑
試驗中所使用的試劑主要有：TOB、TOC、TOD、草酸、氫氧化鈉、高錳酸鉀均為分析純；煤油為工業(yè)純；實(shí)驗用水為一次蒸餾水。實(shí)際草酸沉淀稀土廢水取自某稀土冶煉廠(chǎng)，其成分見(jiàn)表1.
1.2 研究方法
絡(luò )合萃取試驗在分液漏斗中進(jìn)行，將所需的酸溶液移入60毫升分液漏斗中，再加入所需的萃取劑，放在恒溫振蕩器中振蕩至所需時(shí)間，靜止分相后酸的濃度由物料衡算求的。反萃取時(shí)，將反萃劑移入負載有機相。振蕩至所需時(shí)間靜止分相后取樣分析。
2 結果與討論
2.1 萃取劑的篩選
以草酸的分配比及草酸與鹽酸的分離系數為衡量標準，進(jìn)行了萃取劑篩選試驗，其結果如表2所示。
由表2可見(jiàn)，TOC的分配比最大，但分離系數最��；TOD和TOB的分配比和分離系數都適中，但TOD的分相時(shí)間過(guò)長(cháng)，綜合考慮各因素選擇TOB作為萃取劑更為合適。
2.2 溫度對萃取過(guò)程的影響
溫度是萃取過(guò)程不可忽略的重要因素，在不同的萃取溫度下，相比為1：1條件下，12g/L草酸溶液和由50%TOB+45%煤油+5%2-乙基己醇組成的有機相進(jìn)行了萃取平衡實(shí)驗，其試驗結果如圖1所示。從圖1中可以看出，隨著(zhù)溫度的升高分配比下降，溫度降低雖然分配比較大，但分相時(shí)間較長(cháng)。因而萃取溫度應為20℃-30℃較合適，將分配比的對數值對溫度的倒數1/T作圖，我們可得到如圖2所示結果。
2.3 串級逆流萃取廢母液級數的確定
首先根據實(shí)驗數據繪出萃取等溫線(xiàn)y=f(x),y表示有機相中草酸的濃度，x表示水相中草酸的濃度，其次根據已知被萃草酸在萃余液中的濃度和相比可繪出操作線(xiàn)，在此兩直線(xiàn)之間作折線(xiàn)，結果如圖3所示，萃取級數的局部放大圖如圖4所示。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2.4 萃取草酸的機理研究
2.4.1 飽和法測定萃合物的組成
用飽和法研究萃合物的組成，是基于被萃物在有機相中達到最大限度的飽和值，以確定萃取劑與被萃物的分子數的比值，即為萃合物的組成。實(shí)驗方法：將不同濃度的萃取劑與不同濃度的草酸溶液平衡數次（2-3次），使其達到平衡，分析有機相的組成，計算萃合比。在溫度25℃，相比1：1條件下的實(shí)驗研究結果如表4所示。
2.4.2 紅外光譜分析
紅外吸收光譜研究萃取機理目前使用比較廣泛，不同的基團在紅外光譜中有不同的頻率，它不僅可以分析化合物的生成，而且可以確定鍵的性質(zhì)，為了揭示草酸與有機相的作用機理，利用紅外光譜測試研究了水溶液中和有機相中的草酸紅外光譜圖譜的變化規律。紅外光譜測定結果如圖5所示。
